隨著無線通信、信息傳感技術的迅猛發(fā)展和日漸成熟， 通過信息傳感設備和網絡將物品聯接成物聯網， 以實現物品的自動識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理為目標的服務已成為可能。物聯網技術在國民經濟中的應用越來越廣泛， 近年來引起學術界和工業(yè)界的廣泛重視， 目前已成為全球的熱點問題， 許多國家都將物聯網的發(fā)展提高到國家級的戰(zhàn)略高度， 本文就是從物聯網的角度出發(fā)提出一種以GSM 無線網絡為基礎， 通過溫度傳感器， 將用戶手機、汽車空調組合成一個小型物聯網的應用設計。現代汽車中的空調一般是利用手工進行控制的，空調只有等到司機進入駕駛室才能開啟或關閉，這就使得在炎熱的夏天或寒冷的冬天， 剛進入車內時由于空調沒有開啟，人會感覺到異常的燥熱或寒冷，因此設計和制造出能監(jiān)控車內溫度并根據監(jiān)測到的溫度情況來進行提前遠程控制開啟車內空調系統的設備便提到人們日常生活的議事日程上來，本設計就是為滿足這一要求而提出來的。

1 系統的組成和工作原理

系統是由兩大部分組成， 一部分是由STC89C52RC單片機為中心的溫度采集和繼電器控制部分， 另一部分是以GSM 移動通信網、TC35I 和用戶手機組成的數據的遠程傳輸部分。系統的組成框圖見圖1 所示。



圖1 系統組成方框圖

系統的工作原理是： 用戶通過手機發(fā)一條溫度查詢指令， 指令以短消息的方式通過GSM 短信息服務中心發(fā)送到安裝在車內的TC35I， 模塊接收到指令后通過串口把指令傳送到STC89C52RC 單片機， 單片機啟動DS18B20 采集車內溫度信息， 再通過單片機和TC35I 把采集到的溫度信息通過GSM 短信息服務中心傳回到用戶手機上， 如果車內溫度過高或過低， 則用戶可通過指令控制車內繼電器開關來開啟車內空調從而達到致冷或致熱的效果。

2 系統的硬件設計

系統的硬件設計部分包括微控制器模塊、DS18B20溫度采集模塊、繼電路開關控制模塊、電源模塊和TC35I模塊。

2.1 微控制器模塊

微控制器模塊主要完成溫度的采集、繼電器開關的控制及和TC35I 的串口通信等。考慮到模塊的驅動能力、功耗及性價比等因素， 系統采用宏晶公司的STC89C52RC 芯片， 該款芯片具有功耗低、控制和抗干擾能力強、性價比高的優(yōu)點。微控制器具有8 KB 的FlashROM 存儲器，512 B 的RAM 和2 KB 的EEPROM 存儲器， 內部還集成了看門狗電路和UART， 具有在系統編程和在應用編程的功能， 無需專門的仿真器和編程器，因此選用該款控制器可以為本系統的設計帶來很大的便利。

2.2 溫度采集模塊

系統中的溫度采集模塊采用DALLAS 公司生產的高精度、高可靠性的DS18B20 溫度傳感器， 它具有體積小、硬件開銷低、抗干擾能力強、精度高的特點， 采用單總線數據通信， 全數字溫度轉換及輸出， 最高12 位分辨率，精度可達±0.5℃， 檢測溫度范圍為-55℃~+125℃， 因此它能滿足本系統的設計要求。DS18B20 與微控制器的連接電路見圖2 所示。



圖2 STC89C52RC 微控制器模塊和DS18B20 的連接電路圖

2.3 繼電器開關控制模塊

繼電器開關模塊由TLP521 -4 、ULN2803 和SRD -12VDC 及三極管構成， 由微控制器輸出的信號經過三極管構成的開關電路送往TLP521 -4 光耦芯片再通過ULN2803 達林頓管的放大后用來驅動SRD-12DC 繼電器， 進而達到控制空調的各種開關的作用， 繼電器開關控制模塊與微控制器的電路連接圖如圖3 所示。



圖3 繼電器控制模塊電路圖

2.4 TC35I 模塊

TC35I 模塊是Simens 推出的一款雙頻900/1800 MHz高度集成的GSM 模塊。它設計小巧、功耗很低， 可以為很多通信應用提供經濟高效的解決方案。它支持EGS900 和GSM1800 雙頻， 數據傳輸的內容支持語音、數據、短消息和傳真服務， 通信接口采用RS232（ 指令和數據的雙向傳送），供電電源采用單電源3.3 V~5.5 V 的電壓， 適用的范圍包括： 便攜電腦的低功耗通信設備、遙測遙感、遠程信息處理和通信等工業(yè)領域。本系統中TC35I 與微控制器的電路連接圖如圖4 所示。



圖4 TC35I 模塊電路連接圖

2.5 電源模塊

系統電源模塊采用了LM78L05 和LM2941S 兩芯片將外部12 V 的直流供電電壓轉換為系統所需要的5 V和4.2 V 的電壓， 電源連接電路圖如圖5 所示。



圖5 電源連接電路圖

3 系統的軟件設計

系統的軟件模塊部分主要包括GSM 通信模塊、DS18B20 溫度采集模塊和繼電器開關控制模塊部分的軟件設計， 系統的工作流程如圖6 所示。



圖6 系統工作流程圖

3.1 GSM 通信模塊的程序設計

GSM 通信模塊的程序則由TC35I 通過微控制器的串口發(fā)送與GSM 短信息有關AT 指令來和用戶手機進行交互的， 其具體的工作流程如圖7 所示， 另外本系統中執(zhí)行的AT 指令[ 2 ，5]如表1 所示。

表1 系統中執(zhí)行的AT 指令

3.2 DS18B20 溫度采集模塊的程序設計

溫度采集模塊部分的程序設計也主要由微控制器通過單總線的方式來完成DS18B20 的初始化并根據用戶手機發(fā)過來的指令讀取溫度信息并反饋給用戶手機，其工作流程圖如圖8 所示。

繼電器開關控制部分的軟件設計主要是根據用戶從手機發(fā)過來的開關指令， 由微控制器通過置位或復位相關的端口來達到的。



圖7 TC35I 工作流程圖



圖8 DS18B20 工作流程圖

本文提出了一種以GSM 短信息中心為基礎的遠程汽車空調溫度控制系統的設計方法， 經實際的制作和調試驗證， 該系統能夠穩(wěn)定、可靠地運行， 該系統還具有擴展方便、無線傳輸距離遠，可廣泛應用于遠距離控制領域。